For å løse utfordringene med å krysse de lange og dype fjordene på Vestlandet, er forskere i gang med å vurdere ulike alternativer. Yuwang Xu har oppnådd doktorgrad med sin forskning på et helt nytt brokonsept, nemlig en flytende hengebro.

En klassisk hengebro er opphengt i kjettinger eller kabler som er utspent mellom høye pilarer eller tårn på hver side. Lengden måles i spenn mellom pilarene. Bjørnafjorden i Hordaland er over fem kilometer bred og har en dybde på cirka 600 meter. Xu har forsket på om en flytende hengebro kan være løsningen for kryssingen av Bjørnafjorden.

Nybrottsarbeid

Den flytende hengebroen jeg har forsket på i mitt prosjekt, består av en kombinasjon av hengebru som støttes av flytende tårn som er forankret i havbunnen, spennings-benplattform og fjærbro, og er en lovende løsning for å kunne krysse en så bred og dyp fjord, sier Xu. Hvis en slik type bro realiseres, vil dette bli den første flytende hengebroen i verden. Derfor finnes det svært begrenset informasjon for dette nye brokonseptet. Ingen vet hvordan broen vil oppføre seg under ekstreme vind- og bølgefelt i 50 eller 100 år, utdyper Xu.

Hovedstyrken i en hengebro av enhver type er spenning i kablene og komprimering i stolpene. Siden nesten all kraft på stolpene fordeles vertikalt nedover må de også stabiliseres av hovedkablene.

Prosjektet mitt tar sikte på å oppnå en bedre forståelse av den dynamiske oppførselen til hengebroer med flytende tårn ved hjelp av numeriske simuleringer. Broen er veldig lang og slank, derfor må ikke de ikke-lineære egenskapene ignoreres. I prosjektet mitt har jeg derfor utviklet en egen metode for tids-domene for å garantere at broen er trygg i 50 eller 100 år. For å kunne beregne levetiden til broen, må vi estimere toppresponsen til broen som kan oppstå i en lang periode. Innovative maskinlæringsmetoder samt noen konvensjonelle pålitelighetsberegninger, brukes til å beregne de langsiktige effektene av ekstrem vind og bølger på broen, forklarer han.

Mer kunnskap gir økt trygghet

Vi introduserte noen avanserte numeriske metoder i prosjektet som forsøker å inkludere alle viktige faktorer. Vi måtte spesielt ta hensyn til alle de ikke-lineære faktorene, det vil si uforutsigbare faktorer som vind, bølger, usikkerheter om miljøforhold og så videre. Ved å bruke denne metoden tror vi at vi kan gi mest mulig nøyaktig og pålitelig kunnskap til designeren av broen. Det gir et bedre grunnlag for å designe en trygg bro, avslutter han.

Yuwang Xu har oppnådd doktorgrad ved Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet (NTNU) med avhandlingen:

Long-term extreme response analysis of cable-supported bridges with floating pylons subjected to wind and wave loads.

Fakta om hengebroer

Akashi-Kaikyo-broen i Japan er verdens lengste hengebru, den er 1991 meter lang.
I Norge er Hardangerbrua med sine 1310 meter Norges lengste bro.
Bjørnafjorden i Hordaland har en lengde på over fem kilometer og er cirka 600 meter dyp.